TITRE PREMIER. — MODE OPÉRATOIRE

Les essais à température variable de l’eau de réfrigération ont été faits afin de connaitre l'influence de cette température sur les pertes par frottement, qui était apparue comme considérable dès le début de cette étude, et de se garantir contre les erreurs provenant de cette cause.

Nous avons employé pour cela les méthodes de mesures cinétique et électrique beaucoup plus sûres el plus rapides que l’emploi de l'indicateur. Ce dernier se trouvait également éliminé du fait du régime de marche adopté pour les essais, le moteur fonctionnant sans sa soupape d'admission, démontée avant les mesures, précisément dans le but de se libérer de la sujétion imposée par la prise des diagrammes, nécessaires au calcul du couple de transvasement C; dans tous les cas où le moteur tourne en aspirant, comprimant, détendant et expulsant de l'air.

Ainsi débarrassées des erreurs possibles dans la détermination de C4, le cylindre se trouvant en constante communication avec l’extérieur par un conduit suffisamment large pour que les résistances d'écoulement y soient absolument négligeables, les mesures. électriques et les mesures cinétiques ont donné des résultats entièrement concordants, une fois la température régnant dans l’enveloppe convenablement définie.

Pour obtenir ce résultat, et pour pouvoir également maintenir à une température aussi élevée qu'il était nécessaire à un moteur pompant conslamment de l'air froid, nous avons été obligé de réaliser un échangeur de chaleur spécialement

étudié.

Cet échangeur de chaleur à grande masse E cchengrur de chaleur. DR réchauffer. thermique est constitué d’un récipient métallique T, lbes de réfrigeration. 807 lhermométres. IT] clorsons intérieures Ê rampe à 4ez.

cylindrique d’une contenance de 500 litres environ, muni de deux cloisons intérieures I, l. parallèles aux fonds et voisins de ceux-ci, reliés par des tubes Éig.24.

métalliques de 2 cm. de diamètre T, figure 24.

L'espace compris entre ces cloisons, et traversé par les tubes, contient une masse d’eau qu’une pompe centrifuge P fait circuler à grande vitesse en circuit fermé entre le dit récipient et la chemise du moteur M, én passant à travers un réchauffeur R.

D'autre part, il est possible de faire circuler d’un fond à l’autre à travers les tubes traversant l’espace compris entre les cloisons, un courant d’eau froide de débit variable, réglable avec précision, qui emporte hors de l’appareil les calories que lui apporte constamment l’eau venant du moteur, si celui-ci en produit.

S'il en absorbe, au contraire, on peut les lui restituer au moyen du réchauffeur. Celui-ci se compose d’un faisceau de seize tubes à ailettes en cuivre, compris entre deux collecteurs, lun pour l’arrivée de l’eau, l’autre pour la sortie. Les tubes à ailettes employés sont d’un modèle courant servant à la construction des radiateurs d'automobiles; ils présentent une surface mouillée totale de O m? 4 et une surface extérieure de 3 m? 5 y compris les ailettes. Ils sont chauffés par trois

M rrolerr.

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rampes doubles de flammes de gaz G réglables individuellement au moyen de trois robinets, ce qui assure au chauffage toute la souplesse voulue.

L'appareil pèse au total une dizaine de kg. et est susceptible d’absorber environ 20.000 calories à l'heure, la vitesse de l’eau dans les tubes étant environ 1 m./sec. et les gaz sortant du faisceau tubulaire à une température très basse. La quantité de chaleur à fournir au moteur n’atteint pas la moitié de la capacité de production de l'appareil, et la différence de température de l’eau entre l'entrée et la sorlie du réchauffeur ne dépasse pas 2 à 30 dans ces conditions.

La quantité de chaleur à enlever au moteur dans la marche à charge complète est d'environ 25.000 calories à l'heure et l'écart entre les températures d’entrée et de sortie d’eau est de 60 au plus; elle est déterminée par la vitesse de circulation que la pompe centrifuge donne à l’eau dans le circuit fermé moteur-échangeur et non pas par la capacité d'absorption de ce dernier, qui est largement supérieure aux besoins. On n’est jamais obligé, en effet, de donner au courant d’eau de refroidissement son débit maximum.

La nécessité de cet appareil est apparue dès le début des expériences faites sur les frottements du moteur expérimental en raison des irrégularités obtenues dans les résultats des essais et dues à l'impossibilité d'assurer une température constante et bien définie à l’eau de réfrigération. Celle-ci étant admise à 100 environ et sortant à 60 ou 700, il suffisait, avant qu'on disposât de l'échangeur de chaleur, d’un débit d’eau très faible pour assurer le refroidissement du moteur. Outre qu’il était à peu près impossible de régler ce débit avec précision, il était illusoire de parler de température moyenne de l’eau avec de semblables élévations de l’entrée à la sortie de la chemise du moteur, dont la température était, par suite, très mal connue.

Aussi, la réalisation de l'échangeur de chaleur a-t-elle constitué un gros progrès, non seulement en raison de la différence beaucoup plus faible entre les températures extrêmes de l’eau, mais encore par suite de la plus grande vitesse de circulation dans la chemise, ce qui garantit contre la formation de régions chaudes dans les parties de la chemise peu accessibles au courant et a permis de marcher à des températures beaucoup plus élevées sans inconvénient et, par suite, d'étendre la région où les mesures ont été possibles. |

Enfin, la masse d’eau considérable contenue dans le récipient de l'échangeur de chaleur a rendu les variations de température du courant d’eau beaucoup plus lentes, et comme leur réglage esl bien plus aisé, nous sommes arrivé par l’emploi de cet appareil à maintenir les températures de l’eau constantes, tant à l’entrée qu’à la sortie, à moins de 1o près pendant le nombre d’heures nécessaire à l’exécution d’une série d'expériences à un régime quelconque.

Il serait même possible avec cet échangeur de chaleur de poursuivre des mesures aux tempéralures supérieures à 1000, en remplaçant l’eau qui circule en circuit fermé du moteur à l’échangeur par un liquide susceptible d'admettre des tempéralures plus élevées, lel que l’huile par exemple, puisqu'il n’y aurait pas de pertes du dit liquide: ne disposant pas d’une quantité d'huile suffisante, nous n’avons malheureusement pas pu entreprendre ces expériences qui permettraient une recherche fort intéressante, sur les températures les plus favorables au fonctionnement des moteurs et les effets mécaniques et thermodynamiques des hautes températures.

Les dispositions du moteur et de ses tuyauteries, ainsi que du réchauffeur ne permettent pas non plus d'envisager une mise sous pression du circuit fermé de réfrigération qui autoriserait, tout en conservant l'emploi de l’eau, à élever la température au-dessus de 1000 et c’est pour cela que nous avons limité nos expériences à quelques degrés au-dessous de cette valeur.

La température de l’eau de circulation se trouve grâce à l'appareil convenablement définie puisqu'elle est comprise entre deux valeurs extrêmee qui diffèrent entre elles de quelques degrés seulement et qui se maintiennent constantes à un degré près.

Nous avons adopté comme valeur de cette température de l’eau la moyenne des valeurs à l'entrée et à la sortie, cette moyenne étant prise sur la durée totale de l’expérience.

TirRe II. — VARIATIONS des PERTES avec la TEMPÉRATURE

Les mesures faites par les moyens que nous venons d'indiquer ont été exécutées à cinq tempéralures différentes.

Les valeurs extrêmes ont été choisies aussi éloignées que possible l’une de l’autre, la plus basse étant de 807, température de la distribution d’eau en hiver augmentée de la moitié de l'élévation subie dans un passage dans la chemise du moteur, d’ailleurs faible; la plus élevée a été de 9508, qu'il a paru difficile de dépasser sans risquer l’ébullition au réchauffeur, ébullition dont les résultats sont

Do tes

fâcheux avec les dispositifs employés :

il était donc préférable de conserver une marge de sécurité de quelques degrés.

L'ensemble des expériences à tempéralure constante ayant été fait à 650, nous avons naturellement fait une série de mesures à cette température.

Une autre série a été effectuée à la température de 4405 voisine de eelles qui sont, en général, adoptées dans la marche industrielle des moteurs, les conducteurs de ces machines ayant, en général, l'habitude de régler la température de sortie un peu plus chaude que celle de la main sans être brûlante, sauf sur les très grandes machines où les températures sont généralement réglées à 30 ou 350 à la sortie. Enfin, une dernière série de mesures a été faite à 240.

La figure 25, tracée en portant en abscisses les vitesses de rotation et en ordonnées les couples

résistants, montre les résultals obtenus à ces différentes températures et pour toutes les vilesses de

rotation du moteur. On y remarque immédiatement l'influence considérable de la température de l'eau de circulation sur la valeur du couple résistant.

Fig. 25

Mais ces courbes représentent les résistances à vitesse variable et à température constante, pour diverses valeurs de la température : on obtient une représentation plus expressive de l'influence de la température en prenant comme variables la température et le couple résistant, celui-ci étant porté en ordonnées, et en traçant les courbes pour différentes valeurs de la vitesse.

Cette transformation se fait graphiquement sans aucune difficulté, et l’on voit, figure 26 le résultat de l'opération pour les différentes vitesses suivantes : 30, 50, 100, 150 et 200 t./m.

Ce mode de représentation a l’avantage de permettre par interpolation le calcul de linfluence d’une variation de température sur le résultat de la mesure du couple résistant faite à une vitesse et à une température déterminées.

I1 suffit pour cela de mesurer la pente de la tangente menée à la courbe Cf — œ (8)

passant par le point situé sur l’ordonnée 8 considérée et défini par la vitesse de rotation n du

moteur dans les conditions de l’essai dont on s'occupe. 6 dCs AE 2 er LP ce RTE Le produit de + par la variation de température considérée 8 donne la correction à faire

subir à la valeur du couple résistant observé, soit